(57)【要約】  不活性セラミック基板（１）と、少なくとも１つの機能性セラミック（２）とを有し、機能性セラミック（２）はセラミック基板（１）によって完全に包囲されている多層素子（１００）が記載されている。さらに、多層素子（１００）を製造するための方法が記載されている。
2019523545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性セラミック基板及び少なくとも１つの機能性セラミックを有する多層素子であって、
前記機能性セラミックは前記セラミック基板によって完全に包囲されている、
多層素子。
【請求項２】
前記セラミック基板はＬＴＣＣセラミックを含む、
請求項１記載の多層素子。
【請求項３】
前記多層素子は複数の機能性セラミックを含む、
請求項１又は２記載の多層素子。
【請求項４】
複数の前記機能性セラミックは、異なる膨張係数及び／又は異なる焼結温度を有する、
請求項３記載の多層素子。
【請求項５】
前記少なくとも１つの機能性セラミックは、ＨＴＣＣセラミックを含む、
請求項１乃至４いずれか１項記載の多層素子。
【請求項６】
前記機能性セラミックは、バリスタ、ＮＴＣセラミック、ＰＴＣセラミック又はフェライトを含む、
請求項１乃至５いずれか１項記載の多層素子。
【請求項７】
前記セラミック基板は、前記機能性セラミックの電気的コンタクトのための内部電極を有する、
請求項１乃至６いずれか１項記載の多層素子。
【請求項８】
前記基板は凹部を有し、その中に前記機能性セラミックが配置され、
前記内部電極は前記凹部の周縁に達する、
請求項７記載の多層素子。
【請求項９】
前記機能性セラミックは、前記機能性セラミックの外面に形成された外部コンタクトを有する、
前記内部電極は、前記外部コンタクトと導電的に接続されている、
請求項７又は８記載の多層素子。
【請求項１０】
前記多層素子の電気的コンタクトのための、複数の外部電極が前記基板の相対向する側面に配置されており、
前記複数の外部電極は、交互に、異なる極性の内部電極と電気的に接続されている、
請求項７乃至９いずれか１項記載の多層素子。
【請求項１１】
前記内部電極はそれぞれ、前記機能性セラミックへの導入領域内に縮小部を有する、
請求項７乃至１０いずれか１項記載の多層素子。
【請求項１２】
前記内部電極はそれぞれ、前記機能性セラミックの電気的コンタクトのためのブリッジ又はブリッジ状の接続領域を有する、
請求項７乃至１０いずれか１項記載の多層素子。
【請求項１３】
前記機能性セラミックはＥＳＤ保護素子として形成されている、
請求項１乃至１２いずれか１項記載の多層素子。
【請求項１４】
前記多層素子はＬＥＤを有し、
前記セラミック基板は、前記多層素子の電気的コンタクトのための複数の外部コンタクトを有し、
前記ＬＥＤは、前記基板の前記外部コンタクトと導電的に接続されている、
請求項７乃至１３いずれか１項記載の多層素子。
【請求項１５】
前記基板は、前記基板を貫通する、複数の貫通コンタクトを有し、
前記複数の貫通コンタクトはそれぞれ、前記複数の外部コンタクトのうちの１つと導電的に接続されており、
内部電極は、前記貫通コンタクトと導電的に接続されている、
請求項１４記載の多層素子。
【請求項１６】
前記セラミック基板内に、前記機能性セラミックのうちの第１機能性セラミック及び第２前記機能性セラミックが埋め込まれ、空間的に互いに分離されており、
第１機能性セラミックはバリスタチップとして構成されており、
第２機能性セラミックはＮＴＣサーミスタとして構成されている、
請求項７乃至１３いずれか１項記載の多層素子。
【請求項１７】
前記基板は、貫通コンタクトとして構成された熱コンタクトを有し、
前記貫通コンタクトは、前記基板の上面から前記第２機能性セラミックまで達している、
請求項１６記載の多層素子。
【請求項１８】
多層素子を製造するための方法であって、
少なくとも１つの機能性セラミックを製造するステップと、
少なくとも１つの凹部を有するＬＴＣＣグリーンシートを供給するステップと、
前記グリーンシートの少なくとも１つの部分上に電極構造を供給するステップと、
前記凹部内に、少なくとも１つの機能性セラミックを導入するステップと、
グリーン状態のカバーシートを供給するステップと、
グリーンシートをグリーン積層体のためにラミネートして圧縮するステップと、
前記グリーン積層体を焼結するステップと、
焼結された前記グリーン積層体の外面において外部電極を供給するステップと、
を含む、方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの凹部を、前記グリーンシートの打ち抜き又はレーザ加工によって作製する、
請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記機能性セラミックの製造のために、スプレー粒化物、セラミックパウダー及び／又はグリーン層が供給され、
前記スプレー粒化物、前記セラミックパウダー及び／又は前記グリーン層はその後焼結される、
請求項１８又は１９記載の方法。
【請求項２１】
前記機能性セラミックは１０００℃以上の温度において焼結される、
請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記グリーン積層体は、前記機能性セラミックの焼結温度を下回る温度において焼結される、
請求項１８乃至２１いずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
前記グリーン積層体は、７５０℃以上９００℃以下の温度において焼結される、
請求項１８乃至２２いずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック多層素子に関する。本発明は、さらに、セラミック多層素子を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層素子に機能性を集積化するために、例えば、不活性有機材料内に完全に包囲された電気セラミック又は機能性セラミックの集積化が知られている。例えばバリスタセラミックなどの機能性セラミック自体によってキャリアを構成することも知られている。しかしながら、このときには、外部の影響から機能性セラミックを保護するために、例えばガラス又はポリマーから成る、追加の表面層が必要となる。
【発明の概要】
【０００３】
本発明が解決しようとする課題は、改良された多層素子、及び改良された多層素子の製造方法を提供することである。
【０００４】
この課題は、独立請求項による物及び方法によって解決される。
【０００５】
一態様によれば、多層素子が特定される。多層素子は、不活性セラミック基板を有する。ここでは、「不活性」とは、セラミック基板の表面が高い絶縁抵抗を有することと理解される。高い絶縁抵抗は、基板の表面を外部からの影響に対して保護する。高い絶縁抵抗は、例えば表面上における金属層の堆積等の、電気化学的プロセスに対して、表面を例えば不感受性にする。高い絶縁抵抗は、例えばはんだ付けプロセスで用いられる攻撃的なフラックス等の、攻撃的な媒体に対して、基板の表面をさらに不感受性にする。
【０００６】
多層素子は少なくとも１つの機能性セラミックを有する。多層素子は、複数の機能性セラミックを有することもできる。例えば、多層素子は、２つ、３つ、４つ、５つ又はより多くの機能性セラミックを有する。機能性セラミックは、多層素子の特定の機能性を提供する働きをする。機能性セラミックは、特定の機能を基板に集積化する働きをする。種々の機能性セラミックスは、異なる機能性であっても、同じ機能性であっても（verschiedene aber auch gleiche Funktionalitaeten）提供することができる。
【０００７】
セラミック基板は、機能性セラミックのためのキャリアとして働く。機能性セラミックは、セラミック基板によって完全に包囲されている。換言すると、機能性セラミックは、基板の不活性誘電体セラミック材料によって、すべての面が取り囲まれている。機能性セラミックは、機能性セラミックをセラミック基板に集積化するために、例えば所定の形状及びサイズ等の、特有の特性を有する。例えば、機能性セラミックは、粒状、球状、板状、楕円形状又は立方体状に形成されている。例えば機能性セラミックは１００μｍ以下、例えば５０μｍの直径を有する。
【０００８】
セラミック基板は、機能性セラミックを基板に集積化するために、特有の特性を有する。従って基板の内部領域に凹部が設けられており、凹部には多層素子の製造中に機能性セラミックが導入され又は入れ込まれる（eingebracht）。機能性セラミックは、完全に基板の内部領域内に配置される。
【０００９】
不活性な誘電性のセラミック基板によって、機能性セラミックは有害な外部の影響から保護される。このようにして、コンパクトな、安定した、長寿命な、適用性のある多層素子が提供される。
【００１０】
一実施形態によれば、セラミック基板はＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミックス（low temperature cofired ceramics））セラミックを含む。
LTCC技術は、複数の金属化平面を有するセラミック多層素子を実現することを可能にし、その中では、配線路、抵抗、容量及びインダクタンス等の複数の受動的コンポーネントが集積化される。ＬＴＣＣセラミックは、有利には、低い誘電率を有する。それによって、基板の寄生容量のような、不所望な寄生電気効果が抑制される。
【００１１】
一実施形態によれば、多層素子は複数の機能性セラミックを有する。複数の機能性セラミックは異なる特性を有する。複数の機能性セラミックは、例えば、異なる膨張係数及び／又は異なる焼結温度を有する。複数の機能性セラミックを基板の不活性な誘電性セラミック材料に埋め込むことによって、複数の機能性セラミックの異なる特性が補償されることができる。したがって、様々な機能を集積化することができる。これにより、極めて適応性があり、フレキシブルに使用可能な多層素子を実現することが可能になる。
【００１２】
一実施形態によれば少なくとも１つの機能性セラミックはＨＴＣＣセラミックを有する。ＨＴＣＣセラミックにおいて、焼結温度は、１０００℃をはるかに超え、例えば１５００℃にある。ＨＴＣＣの粒子組織は、基板のＬＴＣＣセラミックのプロセス化（焼成）によって、１０００℃をはるかに下回る温度において影響を与えない。従って、ＬＴＣＣセラミックの焼成後も、基板内の機能性セラミックの機能性は保たれる。
【００１３】
一実施形態において、機能性セラミックは、バリスタ、ＮＴＣ（負温度係数（negative temperature coefficient））セラミック、ＰＴＣ（正温度係数（positive temperature coefficient））セラミック又はフェライトを含む。例えば、機能性セラミックは、ＥＳＤほど素子として構成される。機能性セラミックによって、多層素子の種々の機能性が提供されることができる。
【００１４】
さらなる態様によれば、多層素子を製造するための方法が記載される。方法によって、有利には、上述の多層素子が製造される。多層素子との関係で述べられた全ての特徴は方法にも適用され、逆も同様に、方法との関係で述べられたすべての特徴は多層素子にも適用される。
【００１５】
第１ステップにおいて、少なくとも１つの機能性セラミックが、好ましくは複数の機能性セラミックが製造される。その際、異なる機能性を有する複数の機能性セラミックが製造される。それぞれの機能性セラミックは、スプレー粒化物（Spruehgranulat）、セラミックパウダー及び／又はセラミックグリーン層を基礎とする。スプレー粒化物、セラミックパウダー及び／又はグリーン層は、スクリーン印刷され（gesiebt）、プレスされ、焼結される。機能性セラミックは、この製造プロセスにおいて、１０００℃以上、例えば１３００℃又は１５００℃の温度において焼結される。製造の際に、機能性セラミックは異なる幾何学的形状を手に入れる。例えば、機能性セラミックは、焼結された粒子、焼結された球体、焼結されたチップ又は焼結された立方体（Wuerfel）を有することができる。
【００１６】
さらなるステップにおいて、少なくとも１つの凹部を有するＬＴＣＣグリーンシートが供給される。グリーン層は重なり合って積層される。凹部は、グリーンシートを打ち抜くこと又はレーザ加工することによって提供され、供給されたグリーンシートを完全に貫通する。
【００１７】
さらなるステップにおいて、電極構造がグリーンシートの少なくとも一部に供給され、例えばプリントされる。電極構造は例えば銀及び／又はパラジウムを含む。電極構造の塗布は、好ましくは既出のグリーンシートが積層される前に行われる。
【００１８】
さらなるステップにおいて、機能性セラミックは凹部内に入れ込まれる。特に、凹部は機能性セラミックを備えられ（bestueckt）、機能性セラミックは凹部内に正確にフィットするように振動される（passgenau
in die Aussparung eingeruettelt）。
【００１９】
さらなるステップにおいて、セラミックのカバーシートはグリーン状態又は未焼結状態で（im Gruenzustand）供給される。これは、グリーンシートから成る積層体の上面及び下面に配置される。カバーシートは凹部が設けられていない。従って機能性セラミックは全ての面から（von allen Seiten）セラミック材料によって包囲される。
【００２０】
さらなるステップにおいて、グリーンシート及びカバーシートは、グリーン積層体にラミネートされプレスされる。
【００２１】
さらなるステップにおいて、任意に、打ち抜き又はレーザ加工プロセスによって、さらなる凹部がグリーン積層体への貫通コンタクトの生成のためにもたらされることができる。凹部はグリーン積層体を完全に貫通する。凹部はグリーン積層体の領域内に配置され、機能性セラミックが内部に配置されている領域から空間的に分離されている。
【００２２】
さらなるステップにおいて、グリーン積層体は焼結される。グリーン積層体は、例えば機能性セラミックの焼結温度を下回る１５０℃の、温度において焼結される。従って、集積化された機能性セラミックの機能性はグリーン積層体の焼結によって影響を受けない。ｚ方向における所定の焼結引け（Sinterschwund）、及び、ｘ方向並びにｙ方向における僅かな引けを有するＬＴＣＣセラミックを適切に選択することによって、セラミック基板によって機能性セラミックを亀裂なく包囲することができる。その際、基板のセラミック材料は機能性セラミックに正確にフィットして密着する。或いはそこで、グリーン積層体の焼結の後、機能性セラミックとセラミック基板の材料との間に空隙が残ることもできる。
【００２３】
最後のステップにおいて、外部コンタクトは焼成されたグリーン積層体の外面に供給される。例えば、銀ペーストが焼成されたグリーン積層体の表面（die Stirnseite）上に塗布され、その後焼き入れされる。
【００２４】
それによって生成される多層素子は、セラミック基板内に完全に集積された少なくとも１つの機能性セラミックを含む。機能性セラミックを不活性の誘電セラミック材料内に埋め込むことによって、多層素子は、機能性セラミックに損傷を与えることなく、過酷な環境条件（高温、攻撃的媒体）に置かれることができる。セラミック基板の低い比誘電率によって、多層素子はさらに、基板の不所望な寄生電気効果（例えば寄生容量）を低減する役割を果たす用途に用いられることができる。従って、長寿命な適用性のある多層素子が提供される。
【００２５】
以下で示される図面は縮尺通りではないと解される。むしろ、個別の寸法は、よりよい図示のために、拡大され、縮小され、又は歪められて図示されることができる。
【００２６】
互いに同一の素子又は同一の機能を担う素子は、同一の符号で示される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】多層素子を模式的に示す図である。
【図２】第１実施形態による多層素子の断面を示す図である。
【図３】第２実施形態による多層素子の断面を示す図である。
【図４】図３による多層素子の水平断面を示す図である。
【図５】さらなる実施形態による図３の多層素子の水平断面を示す図である。
【図６】第３実施形態による多層素子の断面を示す図である。
【図７】第４実施形態による多層素子の断面を示す図である。
【図８ａ】本発明による多層素子を製造する際のプロセスステップを示す図である。
【図８ｂ】本発明による多層素子を製造する際のさらなるプロセスステップを示す図である。
【図８ｃ】本発明による多層素子を製造する際のさらなるプロセスステップを示す図である。
【図８ｄ】本発明による多層素子を製造する際のさらなるプロセスステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、多層素子１００の模式図である。多層素子１００は基板１を有する。基板１は、好ましくは不活性誘電性セラミックのキャリアを含み。「不活性」とは、ここでは、基板１の表面が高い絶縁抵抗を有することと解される。高い絶縁抵抗は、例えば、金属層、例えばＮｉ、Ｚ、Ａｇ又はＡｄ等を含む層、を基板１の表面において堆積させる電気化学プロセスに対して、基板１の表面を不感受性（unempfindlich）にする。高い絶縁抵抗は、例えばはんだ付けプロセスで用いられるような、例えば攻撃的なフラックス等の、攻撃的な媒体に対して基板１の表面をさらに不感受性にする。攻撃的な媒体は表面を攻撃し、例えば短絡やリーク電流（Kriechstroemen）等の不所望な副作用へと導く。
【００２９】
基板１は好ましくは多層セラミックである。基板１はさらに好ましくはＬＴＣＣセラミックを含む。特に好ましくは基板１はガラスセラミックを含む。
【００３０】
多層素子１００はさらに、複数の機能性セラミック２、例えば、２つ、３つ、５つまたは１０の機能性セラミック２を含む。機能性セラミック２は基板１の内部に配置されている。機能性セラミック２は基板１によって完全に包囲されている。機能性セラミック２は空間的に互いに分離されており、電気的に絶縁されている。
【００３１】
好ましくはそれぞれの機能性セラミック２はＨＴＣＣセラミックを有する。それぞれの機能性セラミック２は、それぞれの機能性セラミック２の所望の機能及び作用方法に応じて、ＺｎＯ−Ｐｒ（バリスタ）、ＭｎＮｉＸ（ＮＴＣセラミック）、ＢａＴｉＯ３（ＰＴＣセラミック）又はフェライトを含むことができる。ここで、複数の機能性セラミック２は同一の組成を有することもできる。或いはそこで、各機能性セラミック２は、基板１内部で所望の種々の機能を実現するために、異なって構成されることもできる。
【００３２】
基板１の不活性な表面によって、機能性セラミック２は外部の影響から保護される。例えばガラス層又はポリマー層のような機能性セラミックのための追加の表面保護層は、従って不要となる。
【００３３】
図２は、第１実施形態による多層素子１００の断面図を示す。特に、図２において、セラミック基板１と、機能性セラミック２として集積化された板状バリスタと、を有する多層素子１００が図示される。好ましくは、機能性セラミック２は、例えばＳＭＤＣＵバリスタ（SMD CU Varistor）又はＴｈｅｒｍｏＦｕｓｅバリスタ等の、プラスチックでモールドされたバリスタを含む。
【００３４】
機能性セラミック２は板状に形成されている。機能性セラミック２は好ましくは金属板を含む。機能性セラミックは板状バリスタ（ein Scheibenvaristor）である。例えば機能性セラミックはＺｎＯ−Ｐｒを含む。
【００３５】
基板１は内部電極４を有する。内部電極４は基板１の複数のセラミック層（図示せず）同士の間に配置される。内部電極４は機能性セラミック２の電気的コンタクトの働きをする。機能性セラミック２は、基板１内部領域の凹部６（ここでは図示されていない）内に配置されている。内部電極４は、機能性セラミック２に電気的にコンタクトするために、凹部６の周縁まで達する。
【００３６】
機能性セラミック２は外部コンタクト３を有する。外部コンタクト３は機能性セラミック２の外面、ここでは上面及び下面、に形成されている。例えば、外部電極３は機能性セラミック２の上面及び下面における金属層である。内部電極４は外部コンタクト３と電気的に導通するように接続されている。
【００３７】
基板１の相対向する側面には、多層素子１００の電気的コンタクトのために、複数の外部電極５がさらに配置されている。複数の外部電極５は、異なる極性の複数の内部電極４と交互に電気的に接続されている。
【００３８】
図２に示される多層素子１００は、１５０℃以上の高温使用のために設計されている。機能性セラミック２を完全に包囲する基板１は、その際、生じ得る高温から機能性セラミック２を保護する。特に、基板１の表面は、最高使用温度として８５℃までと特定されている、集積化された板状バリスタを高温から保護する働きをする。
【００３９】
図３は第２実施形態による多層素子１００の断面図を示す。特に図３において、機能性セラミック２として、低いクランプ電圧（Klemmspannung）と静電容量とを有する集積化されたＳＭＤ（表面実装デバイス（surface
mounted device））バリスタを備える多層素子１００が図示されている。クランプ電圧は、ＥＳＤ事象の際に、素子における所定のサージ電流とともに発生する。電流が同じ場合に、バリスタで生じるクランプ電圧がより高いほど、電力はより大きくなり、従って、最終的にバリスタが吸収しなければならないエネルギーもより大きくなる。従って、より小さいクランプ電圧の場合は、同じエネルギー吸収を得るために、高い電流耐性が達成される。
【００４０】
多層素子１００は上述した基板１を有する。機能性セラミック２は基板１内部の凹部６内に配置され又は埋め込まれる。凹部６は、製造プロセス中に基板１内に機能性セラミック２を入れ込むことを可能にする。例えば、凹部６は、基板１の個別の層の、焼結されたビア又は焼結された貫通コンタクトを含む。凹部６は特に、基板１を完全には貫通しないことを特徴とする。従って、凹部６内に埋め込まれた機能性セラミック２は、全ての面から、即ち完全に、基板１の材料によって取り囲まれている。
【００４１】
多層素子１００への要求によって、凹部６及び／又は機能性セラミック２は、基板１の材料と機能性セラミック２との間に隙間が残らないように、機能性セラミック２が基板１によって包囲されるように設計されることができる（図２参照）。これに代えて、凹部６は、機能性セラミック２と基板１の材料との間に隙間が残るように設計されることもでき（図３参照）、従って凹部６は多層素子１００の完成後も認識可能（erkennbar）である。これは、機能性セラミック２と基板の材料が異なる膨張係数を有する場合に、例えばはんだ付け等の、さらなるプロセスにおける多層素子１００の亀裂又は破損を防止するために、特に必要とされる。
【００４２】
機能性セラミック２は本実施形態において球状に形成されている。機能性セラミック２は好ましくはバリスタボールを含む。機能性セラミック２は例えばＺｎＯ−ＰｒＣｏを含む。好ましくは機能性セラミック２は焼結されたＺｎＯ−ＰｒＣｏ粒子を含む。機能性セラミック２は低い静電容量（Kapazitaet）を有する。例えば、機能性セラミックの静電容量は、０．５ｐＦ以下、例えば０．４７ｐＦである。機能性セラミック２は１００μｍ未満、有利には５０μｍ以下の直径を有する。好ましくは機能性セラミックは、Ｅｖ＝５００Ｖ／ｍｍの固有電界強度を有する。機能性セラミック２の比誘電率（Dielektrizitaetkonstante）εは高い。例えばε＝４００である。
【００４３】
対照的に、基板１は非常に低い比誘電率εを有する。例えば、基板の非誘電率は、５０より小さく、有利には１０より小さい。有利にはε＝７又はε＝７．５である。包囲する基板１の低い比誘電率は基板１の寄生容量を抑制する働きをする。例えば、基板１の寄生容量は、従来技術のε＝４００を有する標準キャリア基板の寄生容量よりも０．４７ｐＦだけ低い。
【００４４】
基板１は、図２との関係ですでに述べた内部電極４をさらに有する。基板１の相対向する側面には、最終的に、多層素子１００の電気的コンタクトのための外部電極５が配置される。
【００４５】
内部電極４は、機能性セラミック２の電気的コンタクトの働きをし、機能性セラミック２に電気的にコンタクトするために、凹部６の周縁まで達する。機能性セラミックの構造に応じて、それぞれの内部電極４は異なって形成される（図４及び５参照）。例えばそれぞれの内部電極４は機能性セラミックへの導入領域において縮小部４ｂを有することができる（図５）。これは特に、機能性セラミック２が球状に形成されている場合に有利である。特に、それぞれの内部電極４は縮小部４ｂを介して、所期のとおり、正確に、機能性セラミック２と電気的に接続されることができる。これに代えて、それぞれの内部電極４は、機能性セラミック２の電気的コンタクトのために、ブリッジ４ａ又はブリッジ状の接続領域を有することができる（図４）。これは、例えば、機能性セラミック２がより大きい一方の水平方向の広がりを有する場合、即ち例えば楕円形状に形成されている場合に利点がある。しかしながら、機能性セラミック２を接続するための、内部電極４の他の構造も考えることができる。
【００４６】
図６は、第３実施形態による多層素子１００の断面図を示す。特に図６において、多層素子１００は、集積化されたＥＳＤ保護を有するＬＥＤキャリアの形態で図示されるである。以下では、図２乃至５に関連して説明した多層素子１００と異なる点のみを説明する。
【００４７】
多層素子１００は熱源１０、例えばＬＥＤを有する。熱源１０は、例えば導電金属層の、熱源１０の下面のコンタクト面９を介して、基板１の外部コンタクト５と導電的に接続される。本実施形態において、それぞれの外部コンタクト５は基板１の上面に配置され、はんだ接続８を介してそれぞれのコンタクト面９と接続される。
【００４８】
基板１はビア又は貫通コンタクト７を有する。それぞれの貫通コンタクト７は基板１を垂直方向において完全に貫通する。基板１の上面では、それぞれの貫通コンタクト７がそれぞれの外部コンタクト５と導電的に接続されている。基板１の下面では、さらなる外部電極５が配置されており、それぞれの貫通コンタクト７と導電的に接続されている。内部電極４は、本実施形態において、基板１の側面まで達しておらず、貫通コンタクト７と導電的に接続されている。
【００４９】
基板１は、例えば温度センサのための、熱コンタクト１１をさらに有する。熱コンタクト１１は例えば金属で充填されたビアを含む。
【００５０】
機能性セラミック２は例えば球状に形成され、焼結され、基板内部の凹部６内に入れ込まれており、従って機能性セラミック２は基板１の材料によって全ての面から完全に取り囲まれている。機能性セラミックは、本実施形態においてＥＳＤ保護構造として働く。機能性セラミック２はバリスタチップである。例えばＥＳＤインパルスによってトリガされ得る過電圧に対して非常に敏感である熱源１０は、機能性セラミック２の助けを借りて、この電流又は電圧サージに対して効果的に保護される。
【００５１】
図７は、第４実施形態による多層素子１００の断面図を示す。特に、図７において、多層素子１００は、集積化されたＥＳＤ保護及び温度センサを有するＬＥＤキャリアの形態で図示される。
【００５２】
以下では、図６に関連して説明した多層素子１００と異なる点のみを説明する。図６の多層素子１００に加えて、基板１において第２機能性セラミック２が埋め込まれている。両機能性セラミック２は、空間的に互いに分離されており、基板１の材料によって完全に取り囲まれている。
【００５３】
図７において、基板１の下領域に図示されている第１機能性セラミック２は、ＥＳＤ構造として働き、例えばＬＥＤである、熱源１０を過電圧から保護する。第１機能性セラミックはバリスタチップとして構成されている。
【００５４】
図７において基板１の上領域に図示されている、第２機能性セラミック２は、サーミスタ（ＮＴＣサーミスタ）として構成されている。特に第２機能性セラミックはＮＴＣ温度センサである。基板１は熱コンタクト１１を有する。熱コンタクト１１は第２機能性セラミック２と伝導的に接続されている。熱コンタクト１１は例えばビア／貫通コンタクトの形態で形成されている。貫通コンタクトは、基板１の上面から第２機能性セラミック２まで達する。
【００５５】
不活性誘電セラミックのキャリア（基板１）内に機能性セラミック２を完全に埋め込むことによって、例えば焼結温度や膨張係数等の、全く異なる特性を有する複数の機能性セラミック２が基板１内に一緒に集積化されることができる。従って、非常に適応性のある、フレキシブルに使用できる多層素子１００を実現することができる。
【００５６】
以下では、図８ａ及び図８ｂとの関係で、多層素子１００の製造方法が記載される。図１乃至７との関係で多層素子１００に対して述べられた全ての特徴は、方法にも適用され、逆も同様である。
【００５７】
第１ステップにおいて、少なくとも１つの機能性セラミック２が製造される。好ましくは、多層素子１００への特定の要求に応じて、複数の、種々の機能性セラミック２が製造される。それぞれの機能性セラミック２の使用目的によって、その製造は非常に異なることができる。全ての機能性セラミック２は、これらが基板１に入れ込まれる前に焼結されるという点で同じである。
【００５８】
例えば、機能性セラミック２の製造のために、セラミックパウダーが利用可能にされ、例えばＺｎＯのドーピング材料でドーピングされる。その後パウダーは焼結される。これは、１０００℃以上１３００℃以下、例えば１１００℃の温度で行われる。このプロセスによって、例えばＳＭＤバリスタとして適用される、焼結された粒子の形態の機能性セラミック２が得られる。
【００５９】
機能性セラミック２としてバリスタチップが形成される場合、その製造のために、上述のように焼結された粒子からなる粒化物（Granulat）が供給され、スクリーン印刷され、プレスされる。プレスされた粒化物は、その後、焼結され（１０００℃≧Ｔ≦１３００℃）、板状のバリスタチップに仕上げられる。その後、バリスタチップはスパッタ又はスクリーン印刷により金属化される。
【００６０】
次のステップにおいて、基板１を形成するためのＬＴＣＣグリーンシート（Gruenfolien）が供給される。グリーンシートは、例えばセラミックパウダー、結合剤及びガラス成分を含む。グリーンシート１５は重なり合って積層体に積層される。レーザアブレーション又はパンチングによって少なくとも１つの凹部６がグリーンシート１５にもたらされる。凹部は、機能性セラミック２を後のプロセスステップにおいてグリーン積層体１６内に入れ込む働きをする。グリーン層１５内にもたらされる凹部６の数は、完成した多層素子内の機能性セラミック２の数に相当する。
【００６１】
さらなるステップにおいて、グリーンシート１５の少なくとも一部の上に、内部電極４を構成するための金属構造が提供され、例えば印刷される。金属構造の塗布（Aufbringen）は、好ましくは既出の（bereit gestellten）グリーンシート１５が積層される前に行われる。金属構造は、例えばＡｇ、Ｃｕ、Ｐｄ又はこれらの組み合わせを含む。金属構造は、特に機能性セラミック２の絶族のための接続領域において、図４及び図５に示されるように、特別に成形される。
【００６２】
その後、少なくとも１つの機能性セラミック２が凹部６内に入れ込まれる（図８ａ）。ここで、凹部６には機能性セラミック２が装備され、これはその後、振動される。
【００６３】
さらなるステップにおいて、グリーン状態のセラミックのカバーシート１３が供給される（図８ｂ）。これは、グリーンシート１５から成る積層体の上面と下面に配置される。カバーシート１３は凹部６が無く、従って、機能性セラミック２は全ての面からセラミック材料によって取り囲まれる。グリーンシート１３、１５のグリーン積層体１６へのラミネートと圧縮が続く（図８ｂ）。
【００６４】
打ち抜き又はレーザ加工（Stanz- oder Laserprozesse）によって、貫通コンタクト７を生成するためのさらなる凹部がグリーンシート１３、１５にもたらされる。これらの凹部はグリーンシート１５及びカバーシート１３から成るグリーン積層来１６を完全に貫通する。それぞれの貫通コンタクト７を生成するために、焼結ステップの後に、凹部は、例えば溶液から金属を析出させることにより、接続材料で充填される。好ましくはその際、凹部は完全に充填される。金属は、例えば銅、銀及び／又はパラジウムを含むか又はである。
【００６５】
さらなるステップにおいてグリーン積層体１６は焼結される（図８ｃ）。グリーン積層体１６は、機能性セラミック２の焼結温度を下回る温度において焼結される。例えば、グリーン積層体１６の焼結温度は、機能性セラミック２の焼結温度を１５０℃下回る。例えば焼結温度は、７５０℃と９００℃の間にあり、これらの境界値は含まれる。好ましくは、グリーン積層体１６の焼結（das Sintern）は８００℃又は８５０℃において行われる。１０００℃を明らかに下回る温度におけるＬＴＣＣセラミックの焼成（das Einbrennen）により、機能性セラミック２の粒子組織（Korngefuege）はもはや影響を受けない。したがって、機能性セラミック２の機能性は、ＬＴＣＣセラミック及び焼結ガイド（Sinterfuehrung）（雰囲気）の適切な選択によって保たれたままにできる。
【００６６】
焼結によってグリーンシート１３、１５に引けが生じる。ｚ方向における所定の引けと、ｘ方向及びｙ方向における僅かな引けとを有するＬＴＣＣセラミックの適切な選択は、機能性セラミック２の亀裂の無い包囲を可能にする。
【００６７】
最後のステップにおいて、外部電極５は焼結されたグリーン積層体１６の外面にもたらされる。例えば、その際、銀ペースト１４が、外面の少なくとも１つの部分領域上に配置され（図８ｄ）、その後焼成される。
【００６８】
ここで記載された対象の説明は個別の特定の実施形態に限定されない。むしろ個別の実施形態の特徴は、技術的に妥当な限り、任意に相互に組み合わせられることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１  ＬＴＴＣセラミック／基板
２  機能性セラミック
３  外部コンタクト
４  内部電極
４ａ  ブリッジ
４ｂ  縮小部
５  外部電極
６  凹部
７  ビア／貫通コンタクト
８  はんだ接続部
９  コンタクト面
１０  熱源
１１  熱コンタクト
１３  カバーシート
１４  銀ペースト
１５  グリーンシート
１６  グリーン積層体
１００  多層素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【国際調査報告】
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